[发明专利]一种高速磁浮列车相对里程检测传感器及检测方法

说明书

本申请涉及一种高速磁浮列车相对里程检测传感器及检测方法。所述相对里程检测传感器激光位移传感器组合、信号采集调理单元以及信号处理单元，激光位移传感器组合包括三个响应速度极高的激光位移传感器，三个激光位移传感器错位布置。通过充分利用高速磁悬浮列车轨道的齿槽结构特点，基于激光位移传感器检测组合和数据驱动算法，实现高速磁悬浮列车的相对位置定位，可以满足高速磁悬浮轨道动态检测系统的要求。通过激光位移传感器检测组合，可以避免传统电感型传感器受强电磁干扰、大范围温度变化的影响。在信号处理单元中通过基于神经网络的数据驱动算法，解决了车辆悬浮波动、定子轨道齿槽尺寸及表面不一致和轨道大轨缝等影响。

技术领域

本申请涉及高速磁浮列车领域，特别是涉及一种高速磁浮列车相对里程检测传感器及检测方法。

背景技术

磁悬浮列车具有速度快、能耗低、污染小、安全舒适等诸多优点，是21世纪备受瞩目的新型城际交通工具。测速定位系统是高速磁悬浮列车牵引和运行控制的基础，相对里程检测传感器是磁悬浮列车运行控制系统非常重要的一个零部件，在测速与定位系统中扮演着重要的角色，为保证车体正常稳定运行具有重要的意义。当牵引系统牵引列车运行时，通过列车牵引和运行控制的测速定位系统实时、精确地获得列车的位置信息，即转子的位置信息，以确保长定子移动磁场和转子磁场同步。因此，需要提出一种满足高速磁浮牵引和运行控制系统要求的高速磁悬浮列车相对里程检测传感器。

现阶段，高速磁浮列车的悬浮间隙传感器与相对位置传感器均为电感式传感器。其基本原理是通过提取检测线圈等效电感的周期性变化规律，来获得车辆的位置信号。电感式相对位置传感器有诸多优点，但同时也存在以下问题：1)电感式相对位置传感器具有显著的非线性特性，在实际应用是必须进行非线性校正才能满足控制系统的要求；2)传感器受电磁铁温升的影响比较明显；3)磁场环境复杂。环境中存在着悬浮磁场干扰、牵引行波磁场干扰以及传感器检测线圈之前的相互干扰等，电磁场强度、频率差异较大，会对相对位置传感器检测线圈造成影响。4)悬浮间隙波动会影响对相对位置检测。5)传感器在通过轨道接缝时，检测信号会产生畸变，且畸变信号不具备突变性。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种满足高速磁浮牵引和运行控制系统要求的高速磁悬浮列车相对里程检测的一种高速磁浮列车相对里程检测传感器及检测方法。。

一种高速磁悬浮列车相对里程检测传感器，所述相对里程检测传感器包括：激光位移传感器组合、信号采集调理单元以及信号处理单元。

所述激光位移传感器组合包括：三个响应速度极高的激光位移传感器，三个激光位移传感器错位布置，第一个激光位移传感器与第三个激光位移传感器质心间距大于齿距小于齿槽周期；所述激光位移传感器用于感应传感器到长定子轨道表面的距离信号。

所述信号采集调理单元，用于采集所述距离信号，并对所述距离信号进行调理得到检测信号。

所述信号处理单元，用于接收所述检测信号，并对所述检测信号进行预处理，得到预处理信号；将预处理信号和实际相对位置信息作为训练样本，将训练样本输入到预先构建的神经网络中进行训练，得到一个齿槽周期内的相对位置检测模型；将信号处理单元接收到的当前检测信号进行预处理后，输入到所述相对位置检测模型中，并对相对位置检测模型的输出进行滤波得到齿槽相对位置检测信息；根据齿槽相对位置检测信息以及设置在磁浮列车线路上包含绝对位置信息的标志板，得到高速磁悬浮列车的相对位置信息。

在其中一个实施例中，信号处理单元还用于根据计算信号采集调理单元的时钟信息及高速磁悬浮列车轨道上齿的宽度，得到高速磁悬浮列车的速度信息。

在其中一个实施例中，信号处理单元还用于对所述检测信号进行处理，根据得到的处理结果来判断磁悬浮列车的运行方向。

在其中一个实施例中，所述相对里程检测传感器还包括供电单元，所述供电单元用于给所述激光位移传感器组合、所述信号采集调理单元以及信号处理单元提供电源。